[发明专利]一种基于时序模拟的计算及常规机组随机故障的发电系统灵活性评估方法

权利要求书

1.一种基于时序模拟的计算及常规机组随机故障的发电系统灵活性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以风速ARMA模型为基础；

S2、根据风速预测误差模型对风速修正得到日前风速，并基于风电机组输出功率特性曲线计算风电机组的时序出力；

S3、根据常规机组最优经济调度模型，得到各时刻常规机组出力情况；

S4、根据各时刻相应时间尺度下系统负荷变化量和同样时间尺度下常规机组可提供调度资源，计算系统灵活性参数，求解系统灵活性指标；

发电系统灵活性评估，其具体步骤为，

灵活性资源的求解与修正

针对电力系统的灵活性，发电系统各机组向上和向下灵活性资源量化计算式如下

Flex_j,Δt,+(t)＝min(RR_j,+*Δt*(1-v_j(t)),(P_max,j-p_j(t))*v_j(t))

Flex_j,Δt,-(t)＝min(RR_j,-*Δt*v_j(t),(p_j(t)-P_min,j)*v_j(t))

式中，j表示第j台机组，Δt表示所研究的相应时间尺度，RR_j,+和RR_j,-表示第j台机组向上和向下爬坡功率，v_j(t)则表示t时段内第j台机组是否在线的0-1变量，在线为1，离线则为0，p_j(t)则表示t时刻第j台发电机组出力，P_max,j和P_min,j则表示第j台机组最大和最小技术出力；

在确定t时刻各台发电机组可调度容量即各台发电机组灵活资源后，即可对各时刻各台机组可调度容量进行累加，即得到发电系统灵活性资源指标：

式中，J为常规机组的集合，Flex_sys,Δt,+(t)和Flex_sys,Δt,-(t)分别表示发电系统在t时刻能够提供的向上灵活性资源和向下灵活性资源；

灵活性需求的求解

在相应时间尺度上系统净负荷的改变量，净负荷即为系统负荷和接入风电的差值，两者共同作用对系统发电容量提出灵活性需求，灵活性需求定义如式

NLR_Δt(t)＝NL(t+Δt)-NL(t)

式中，NL(t+Δt)和NL(t)分别表示t+Δt和t时刻的系统净负荷，NLR_Δt(t)为系统在Δt时间尺度的情况下t时刻的系统灵活性需求；

根据灵活性需求方向，对系统灵活性需求进行修正：

NLR_Δt,+(t)＝NLR_Δt(t),NLR_Δt(t)＞0

NLR_Δt,-(t)＝-NLR_Δt(t),NLR_Δt(t)＜0

式中，NLR_Δt,+(t)和NLR_Δt,-(t)分别为发电系统在Δt时间尺度下t时刻的系统向上和向下灵活性需求；

在计算完上下两个方向系统灵活性资源和灵活性需求后，通过比对两者的大小，即可判定在Δt内系统灵活性是否满足要求；如果灵活性需求小于灵活性资源，则需要计算出各时刻系统灵活性不足差额，如下式

FLNE_Δt,+(t)＝NLR_Δt,+(t)-Flex_sys,Δt,+(t),NLR_Δt(t)＞0

FLNE_Δt,-(t)＝NLR_Δt,-(t)-Flex_sys,Δt,-(t),NLR_Δt(t)＜0

式中，FLNE_Δt,+(t)和FLNE_Δt,-(t)代表系统在Δt时间尺度下t时刻的向上和向下灵活性不足差额；

灵活性参数的修正

弃风现象下的系统灵活性修正为：

NLR'_Δt(t)＝NLR_Δt(t)-Δp_wind(t)

削负荷情况下的修正为：

NLR'_Δt(t)＝NLR_Δt(t)+Δp_load(t)

对现有模型修正，采用序贯蒙特卡洛法对机组故障情况进行模拟，其流程如下：

步骤1：确定机组的起始状态，设定所有机组在模拟开始时均为正常；

步骤2：设定模拟时间T，超过该时间则模拟结束，设初始模拟时段i＝1；

步骤3：对系统中m台机组保持在当前状态下的时间进行抽样,通过满足指数分布的状态持续时间抽样方法，即通过下式计算机组j(j＝1,2...,m)的状态持续时间：

式中，R_j表示满足U[0,1]的随机数；λ_j表示在当前状态下的转移率，若当前状态为正常，则转移率为机组j的故障率；若当前状态为故障，则转移率为元件j的修复率；

步骤4：在模拟时间内，重复步骤3，进行多次抽样，确定m台机组的时序转移过程；

步骤5：对m台机组的状态转移过程进行整合，确定系统的时序状态转移过程；

求解系统灵活性指标，其中向上灵活性不足概率P_LUF为

式中，N_T为模拟时间内总的抽样次数，S_up(t)和K_up(t)为0-1变量，S_up(t)为1时表示抽样时刻系统有着向上灵活性需求且大于系统能够提供的向上灵活性资源，即发生向上灵活性不足事件，K_up(t)为1时表示抽样时刻系统有着向上的灵活性需求；

向下灵活性不足概率P_LDF为

式中，S_down(t)和K_down(t)为0-1变量，S_down(t)为1时表示抽样时刻系统有着向下灵活性需求并且大于系统能够提供的向下灵活性资源，即发生向下灵活性不足事件，K_down(t)为1时表示抽样时刻系统有着向下的灵活性需求；

向上灵活性不足期望E_LUF为

式中，FLNE_Δt,+(t)为各时刻系统向上灵活性不足差额；

向下灵活性不足期望E_LDF为

式中，FLNE_Δt,-(t)为各时刻系统向下灵活性不足差额。